JP2007505710A - Method and apparatus for treating diseased or broken bone - Google Patents
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Abstract
本発明による装置は、1つ以上の拡張可能な構造的支持パイロン(140)と、前記1つ以上の構造的支持パイロンを展開するための手段(136,141)と、1つ以上の治療物質を備えているとよい。構造的支持パイロン(20)は、エラストマーコア(22)を備えているとよく、又は1つ以上の適切な金属を備えていてもよく、パイロンの長さを短縮し、その高さを増大させることによって、展開されるとよい。あるいは、骨格(200)は、第1ユニット(202)と第2ユニット(204)が概略的に端と端が繋がっている送達形態と、上面(216),(218)と下面(220),(222)が、それぞれ、上椎体面と下椎体面に、上向きの力と下向きの力を加える展開形態とを備えているとよい。本発明による方法は、罹患又は損傷した骨の内部に最小侵襲的に接近する段階と、前記骨内に半円状の経路を形成する段階と、前記内部において1つ以上の構造的支持パイロンを展開する段階と、構造的補強材料を導入する段階と、必要に応じて、1つ以上の後続の構造的支持パイロンに対して、これを繰り返す段階とを含むとよい。 The device according to the invention comprises one or more expandable structural support pylons (140), means for deploying said one or more structural support pylons (136, 141) and one or more therapeutic substances. It is good to have. The structural support pylon (20) may comprise an elastomeric core (22) or may comprise one or more suitable metals, reducing the length of the pylon and increasing its height. It is good that it is developed. Alternatively, the scaffold (200) comprises a delivery configuration in which the first unit (202) and the second unit (204) are generally connected end to end, and an upper surface (216), (218) and a lower surface (220), (222) may include a deployment configuration in which an upward force and a downward force are applied to the upper vertebral body surface and the lower vertebral body surface, respectively. The method according to the present invention comprises the steps of minimally invasive access to the interior of a diseased or damaged bone, forming a semicircular path within the bone, and one or more structural support pylons within the interior. Deploying, introducing structural reinforcement material, and optionally repeating one or more subsequent structural support pylons.
Description
本発明は、一般的には、医学装置及び治療の方法に関し、さらに詳細には、罹患又は損傷した骨の回復及び/又は修復に用いられる装置及び方法に関する。 The present invention relates generally to medical devices and methods of treatment, and more particularly to devices and methods used to recover and / or repair diseased or damaged bone.
骨粗しょう症(Osteoporosis)、文字通り、「多孔性(porous)」の骨は、低骨質量及び密度、及び骨組織の構造的な劣化によって、特徴付けられる疾患である。骨粗しょう症は、骨の脆弱、圧迫骨折を含む骨折に対する罹患性の増大、神経の圧迫、脊椎による不十分な垂直方向の支持、及び苦痛をもたらすものである。米国骨粗しょう症財団によれば、骨粗しょう症は、4400万と推定されるアメリカ人に対して、主たる公衆衛生上の脅威になっている。国際骨粗しょう症財団によれば、骨粗しょう症は、年間、約70万人の椎体骨折、さらに臀部、腰、及び他の部位における多数の骨折を含む150万を超える骨折の原因になっている。 Osteoporosis, literally “porous” bone, is a disease characterized by low bone mass and density, and structural deterioration of bone tissue. Osteoporosis results in bone weakness, increased susceptibility to fractures, including compression fractures, nerve compression, inadequate vertical support by the spine, and pain. According to the American Osteoporosis Foundation, osteoporosis is a major public health threat to an estimated 44 million Americans. According to the International Osteoporosis Foundation, osteoporosis causes over 1.5 million fractures annually, including approximately 700,000 vertebral fractures and numerous fractures in the buttocks, hips, and other areas Yes.
椎体骨折は、最も一般的な骨粗しょう症による骨折である。50歳を超える女性の約20〜25%が、1つ以上の椎体骨折を有している。女性がいったん最初の椎体骨折を患うと、全ての椎骨への力の伝達が変動することによって、一年以内に新しい骨折を招く危険性が5倍大きくなる。臀部の骨折と同様、椎体の骨折は、それ以外は比較的健康な老齢の女性の著しい死亡率の増加と関連している。このような骨折の後では、椎体へのピン、ネジ、又は同様の装置の装着を必要とする治療は、罹患した骨が基盤として不安定なので、実行できないことがある。骨粗しょう症と椎体骨折は、高さの減少、及び頻繁に生じる椎体の圧潰によって、さらに特徴付けられる。このような疾患は、猫背、病変した肺容量、機能しない運動性、神経の圧迫、及び苦痛をもたらすことになる。 Vertebral fracture is the most common fracture due to osteoporosis. About 20-25% of women over the age of 50 have one or more vertebral fractures. Once a woman has an initial vertebral fracture, the transmission of force to all vertebrae fluctuates, increasing the risk of incurring a new fracture within a year by a factor of five. Like hip fractures, vertebral fractures are associated with a significant increase in mortality in otherwise healthy older women. After such a fracture, treatments that require attachment of pins, screws, or similar devices to the vertebral body may not be feasible because the affected bone is unstable. Osteoporosis and vertebral fractures are further characterized by reduced height and frequent vertebral collapse. Such illnesses can result in stupor, diseased lung volume, nonfunctional motility, nerve compression, and pain.
腫瘍の成長、特に円形細胞の腫瘍、虚血壊死、及び内分泌異常から生じる欠陥を含む他の疾患過程も、衰弱した状態及び/又は骨折をもたらしている。椎骨であるか又は他の部位であるかに関わらず、このような他の症状も、患者に著しい苦痛と運動性の低下をもたらす原因となる。 Other disease processes, including defects resulting from tumor growth, particularly round cell tumors, ischemic necrosis, and endocrine abnormalities, also result in debilitating conditions and / or fractures. These other symptoms, whether vertebrae or other sites, can also cause significant distress and reduced mobility for the patient.
罹患及び/又は骨折した骨を補強するための方法、及び椎体の高さを修復する試みは、当技術分野において知られている。このような方法として、医療機関が充填材料を骨内に導く手術が挙げられる。最初は流動状態にあるこのような材料は、罹患又は損傷した骨内の裂け目及び/又は開口を充填し、次いで、硬化し、骨に支持をもたらす硬化材料を形成するものである。このような手術の限界として、材料が脊柱内に溢流し、骨を十分に支持できない点が挙げられる。現在、このような充填材料又は融合材料は、米国において、椎体内に注入することが認可されていない。従って、それに代わる、さらに信頼性のある手術が必要とされている。 Methods for reinforcing affected and / or fractured bones and attempts to restore vertebral body height are known in the art. An example of such a method is surgery in which a medical institution guides the filling material into the bone. Such materials that are initially in a fluidized state are those that fill crevices and / or openings in the affected or damaged bone and then harden to form a hardened material that provides support to the bone. The limitation of such surgery is that the material overflows into the spine and cannot support the bone sufficiently. Currently, such filler or fusion materials are not approved for injection into the vertebral body in the United States. Therefore, there is a need for alternative and more reliable surgery.
従って、本発明の目的は、骨粗しょう症であるか否かに関わらず、罹患及び/又は損傷した骨を安定化及び修復する方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、椎体を正常な高さに修復することにある。本発明のさらに他の目的は、隣接する椎骨の並進圧迫と神経組織の圧迫の排除、及び苦痛の低減を達成することにある。最後に、本発明の目的は、患者の姿勢及び運動性を改良することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for stabilizing and repairing affected and / or damaged bone, whether or not it is osteoporosis. Yet another object of the present invention is to restore the vertebral body to a normal height. Yet another object of the present invention is to achieve translational compression of adjacent vertebrae and compression of nerve tissue and pain reduction. Finally, it is an object of the present invention to improve patient posture and mobility.
罹患又は損傷した骨の治療に用いられる内部人工器官は、エラストマーコアと、減径形態及び拡径形態とを備え、6000ニュートンに至る高い多方向圧縮負荷に耐えることが可能である。内部人工器官は、超臨界状態の溶媒を介して内部人工器官の周囲に配置され得る治療物質を含んでいてもよい。内部人工器官は、その展開状態にあるとき、略楕円体の形態を備え、展開後において、展開前より硬度が高くなるものである。展開後の硬度は、20から70ショアAデュメータの範囲内にある。 Endoprostheses used for the treatment of diseased or damaged bone have an elastomeric core and reduced and expanded configurations and can withstand high multi-directional compression loads up to 6000 Newtons. The endoprosthesis may include a therapeutic substance that can be placed around the endoprosthesis via a supercritical solvent. When the endoprosthesis is in its expanded state, the endoprosthesis has a substantially ellipsoidal shape and has a higher hardness after deployment than before deployment. The hardness after deployment is in the range of 20 to 70 Shore A dumeter.
エラストマーコアは、中心に又は偏心して配置され得る貫通する開口を備えているとよい。内部人工器官は、略楕円体であるとよく、又は平坦な側部を有していてもよく、又は卵形状であってもよい。この開口は、対応する部材と係合するための平滑な内面、又はネジ、ノッチ、又はラチェットが付けられた内面を備えているとよい。内部人工器官は、中空内部及び/又は内部人工器官部材、及び端板を備えているとよく、又は編組及び/又は係止編組形態であってもよい。内部人工器官は、単独で又は複数で用いられてもよく、互いに対してずれて配置されていてもよい。複数の内部人工器官が、1つの組として又は1つ以上の個別の組として、配置されていてもよい。 The elastomeric core may have a through opening that may be centrally or eccentrically disposed. The endoprosthesis may be generally ellipsoidal, may have flat sides, or may be egg-shaped. The opening may include a smooth inner surface for engaging a corresponding member, or an inner surface with a screw, notch, or ratchet. The endoprosthesis may comprise a hollow interior and / or endoprosthesis member, and an end plate, or may be in the form of a braid and / or a locked braid. The endoprostheses may be used alone or in a plurality, and may be arranged offset with respect to each other. Multiple endoprostheses may be arranged as one set or as one or more individual sets.
内部人工器官は、複数の折畳まれたディスクを備え、複数の積層されたディスクをもたらすように展開してもよい。内部人工器官は、側部と直交する上面及び下面を有する装置をもたらすように展開する実質的に細長の装置を備え、その送達形態の高さを1.1から10倍に拡張するようにしてもよい。内部人工器官は、作動アームと構造的補強材料を備える組立体の一部であってもよい。 The endoprosthesis may comprise a plurality of folded disks and may be deployed to provide a plurality of stacked disks. The endoprosthesis includes a substantially elongated device that deploys to provide a device having upper and lower surfaces that are orthogonal to the sides, such that the height of its delivery configuration is expanded from 1.1 to 10 times. Also good. The endoprosthesis may be part of an assembly that includes an actuating arm and a structural reinforcement material.
罹患又は損傷した骨を修復するための方法は、略円筒又は細長の送達形態と略楕円体の展開形態とを備える内部人工器官を経皮的に導入する段階を含むとよい。この方法は、内部人工器官を導入する前に、略半円状の経路を形成する段階を含むとよい。略半円状の経路は、脊椎の垂直軸と略平行に延在するか又は略直交して延在するかのいずれかであるとよい。この方法は、構造的補強材料を導入する段階を含むとよい。この方法は、内部人工器官の端部間の距離を短縮し、これによって、内部人工器官の高さを増大させる段階を含むとよい。 A method for repairing diseased or damaged bone may include transcutaneously introducing an endoprosthesis comprising a generally cylindrical or elongated delivery configuration and a generally ellipsoidal deployment configuration. The method may include forming a generally semicircular path prior to introducing the endoprosthesis. The generally semicircular path may either extend substantially parallel to the vertical axis of the spine or extend generally orthogonal. The method may include introducing a structural reinforcement material. The method may include reducing the distance between the ends of the endoprosthesis, thereby increasing the height of the endoprosthesis.
「椎体形成術(Vertebroplasty)」は、罹患及び/又は骨折した椎体を増強するのに用いられる手術であり、この手術では、生体適合性セメント又は充填材料が、X線透視下で、大きい内径の針を通して、椎体内に注入されている。 “Vertebroplasty” is a procedure used to augment a diseased and / or fractured vertebral body, in which a biocompatible cement or filler material is large under fluoroscopy. It is injected into the vertebral body through an inner diameter needle.
「圧迫骨折セメント固定(Kyphoplasty)」は、椎体形成術と同様の手術であり、生体適合性セメント又は充填材料を注入する前に、バルーンを用いて、椎体内に空間を形成し、椎骨の高さを元の状態に戻す付加的なステップを含んでいる。 “Kyphoplasty” is an operation similar to vertebroplasty, where a balloon is used to create a space in the vertebral body before injecting biocompatible cement or filler material. Includes an additional step to restore the height of the original.
「脊椎ユニット」は、椎体、端板、椎間関節、及び椎間板を含む脊椎の一組の重要な機能部分を指している。 “Spine unit” refers to a set of important functional parts of the spine including the vertebral body, endplates, facet joints, and intervertebral discs.
「骨を復元する」という語句は、罹患又は損傷した骨の圧潰した部分を、ほぼ正常な形状がより永続的に復元されるように、少なくとも一時的に前記ほぼ正常な形状に修復する本発明による治療中の過程を指している。 The phrase “restoring bone” refers to the present invention in which a collapsed portion of diseased or damaged bone is at least temporarily restored to the substantially normal shape so that the nearly normal shape is more permanently restored. Refers to the process during treatment.
本発明によるいくつかの実施形態において、「構造的支持パイロン」と呼ばれる装置が利用されている。本発明によってここで用いられる構造的支持パイロンは、どのような適切な設計であってもよく、分子量、化学組成、及び他の性質が選択され、所望の幾何学的形状を達成するように製造され、殺菌、所望の幾何学的形状及び生体内寿命を達成するように処理された1つ以上の従来の合金又は形状記憶合金、ポリマー、又は他の適切な材料から作製されるとよい。本発明によって用いられる構造的支持パイロンは、実質的に中実又は中空のいずれであるかに関わらず、実質的に円筒構造を備えているとよく、又は実質的に楕円体又は球体であってもよく、又は拡張可能な接続部材の対向端に支持面を備えていてもよく、その構造の対向端に端板を備えていてもよい。また、本発明によって用いられる構造的支持パイロンは、送達形態において略円筒構造を備え、展開形態にあるときより楕円体に近い構造を備えているとよい。 In some embodiments according to the present invention, an apparatus called a “structural support pylon” is utilized. The structural support pylon used herein by the present invention may be of any suitable design, and the molecular weight, chemical composition, and other properties may be selected to produce the desired geometric shape. And may be made from one or more conventional alloys or shape memory alloys, polymers, or other suitable materials that have been treated and processed to achieve sterilization, the desired geometric shape and in-vivo lifetime. The structural support pylon used by the present invention may have a substantially cylindrical structure, whether it is substantially solid or hollow, or is substantially elliptical or spherical. Alternatively, a support surface may be provided at the opposite end of the expandable connecting member, and an end plate may be provided at the opposite end of the structure. Also, the structural support pylon used by the present invention preferably has a generally cylindrical structure in the delivery configuration and a structure closer to an ellipsoid than when in the deployed configuration.
本発明によって用いられる「構造的補強材料」は、実質的に固体であるとよく、又は初期の状態では流動性を有し、次いで、時間の経過と共に硬化してもよく、又は、制限はしないが、化学反応又は後処理としてのエネルギー源への露出を含む当技術分野において知られている多数の手段によって、硬化されてもよい。適切な構造的補強材料として、制限はしないが、膨張性ポリウレタン発泡体、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、触媒反応性PMMA、炭化カルシウム、リン酸カルシウム、シュウ酸塩、ポリグリコール酸、ポリ乳酸化合物、制限はしないが、ポリウレタン、ポリエチレン、高密度ポリアクリルアミドを含む形状記憶ポリマー、シアノアクリレート、ヒドロキシアパタイト誘導体、コラーゲン、キチン、キトサン、シリコン、ジルコニウム、及び構造的補強物をもたらし、及び/又は椎体を安定化させるのに適切な他の材料が挙げられる。インディアナ州、ワルシャアのジマーインコーポレーション(Zimmer, Inc.)から市販されているオステオボンド(Osteobond)、又はミシガン州、カラマンズーのストライカーコーポレーション(Stryker Corpotation)から市販されているハウメディカ・シンプレックス(Howmedica Simplex)のような市販の調合品も、適している。前述のいずれの材料においても、バリウム、硫化バリウム、三酸化ビスマス、タンタル、タングステン、ジルコニウム、金、プラチナ、プラチナイリジウム、ステンレス鋼、又は他の放射線不透過性材料を含む粒子を添加することによって、放射線不透過性を向上させることができる。 The “structural reinforcement material” used by the present invention may be substantially solid, or may be fluid in its initial state and then cured over time, or without limitation. May be cured by a number of means known in the art including exposure to an energy source as a chemical reaction or post-treatment. Suitable structural reinforcement materials include, but are not limited to, expandable polyurethane foam, polymethylmethacrylate (PMMA), catalytic reactive PMMA, calcium carbide, calcium phosphate, oxalate, polyglycolic acid, polylactic acid compounds, Does not provide polyurethane, polyethylene, shape memory polymers including high-density polyacrylamide, cyanoacrylates, hydroxyapatite derivatives, collagen, chitin, chitosan, silicon, zirconium, and structural reinforcements and / or stabilizes vertebral bodies Other materials suitable for the purpose are listed. Osteobond, available from Zimmer, Inc., Warsaw, Indiana, or Howmedica Simplex, available from Stryker Corpotation, Kalamandu, Michigan Such commercial preparations are also suitable. In any of the aforementioned materials, by adding particles comprising barium, barium sulfide, bismuth trioxide, tantalum, tungsten, zirconium, gold, platinum, platinum iridium, stainless steel, or other radiopaque material, Radiopacity can be improved.
「拡張性」内部人工器官は、縮小した輪郭形態と拡張した輪郭形態とを備えている。本発明による拡張性内部人工器官は、適切な手段又は自己拡張によって、収縮した形態から拡張した輪郭形態への移行が行なえるとよい。 An “expandable” endoprosthesis has a reduced profile configuration and an expanded profile configuration. The expandable endoprosthesis according to the present invention may be able to transition from a contracted configuration to an expanded contour configuration by appropriate means or self-expansion.
「繊維」という用語は、ポリマー、金属、又は金属合金であるかどうか、又は天然であるか合成であるかに関わらず、どのような適切な材料から作製されたどのような略細長の部材をも指している。 The term “fiber” refers to any generally elongated member made from any suitable material, whether polymer, metal, or metal alloy, whether natural or synthetic. Also points to.
1本又は多数本の繊維に関して用いられる「交差点」という語句は、一本の繊維の部分又は2本以上の繊維が交差、重複、巻付け、接線方向に通過、互いに貫通、あるいは近接又は実際に互いに接触するどのような点をも指している。 As used with respect to one or many fibers, the phrase “intersection” means that one fiber part or two or more fibers intersect, overlap, wrap, pass tangentially, penetrate each other, or are in close proximity or actually It refers to any points that touch each other.
ここでは、もし装置を体内に配置する手術が終了した後、ある期間にわたって、その装置が体内に留置される場合、その装置は、「移植されている」と呼ぶこととする。 Here, if the device is left in the body for a period of time after the operation of placing the device in the body is completed, the device is referred to as “implanted”.
「拡散係数」という用語は、物質が溶出するか又は物質から受動的又は能動的に放出される割合を指している。 The term “diffusion coefficient” refers to the rate at which a substance elutes or is passively or actively released from the substance.
ここで用いられる「編組」という用語は、所望される全体的な幾何学的形状と寸法に依存して、0°から180°の間、通常、45°から105°の間の角度で、織られるか、編組みされるか、編まれるか、螺旋状に巻かれるか、又は任意の手法によって絡み合わされる1本から数百本の長手方向及び/又は横方向に延在する細長の要素から作製されるどのような編組又はメッシュ、あるいは同様の織構造をも指している。 As used herein, the term “braid” refers to woven at an angle between 0 ° and 180 °, usually between 45 ° and 105 °, depending on the overall geometry and dimensions desired. One to hundreds of longitudinal and / or laterally elongated elements that can be woven, braided, knitted, spirally wound, or intertwined by any technique Refers to any braid or mesh made from or a similar woven structure.
規定しない場合は、適切な装着の手段として、熱融解、化学結合、接着剤、焼結、溶接、又は当技術分野で知られているどのような手段をも挙げられる。 If not specified, suitable attachment means may include heat melting, chemical bonding, adhesives, sintering, welding, or any means known in the art.
「形状記憶(Shape memory)」という用語は、特定の物理的及び/又は化学的条件下において第1形態を画成し、それらの条件が変化したときに代替的形態に変換し得るような構造的相変換を行う材料の能力を指している。形状記憶材料は、制限はしないが、ニッケルチタニウムを含む金属合金又はポリマーであるとよい。 The term “shape memory” is a structure that defines a first form under certain physical and / or chemical conditions and can be converted to an alternative form when those conditions change. It refers to the ability of a material to perform phase change. The shape memory material may be, but is not limited to, a metal alloy or polymer that includes nickel titanium.
「ラチェット柱」は、一方向に傾斜し、爪又は他の係合ユニットを捕獲かつ保持し、逆方向の運動を妨げるような歯が付けられたバーである。 A “ratchet post” is a bar that is slanted in one direction and is toothed to capture and hold a pawl or other engagement unit and prevent reverse movement.
制限はしないが、本発明による実施形態のいくつは、表面から溶出する1つ以上の治療物質を含んでいる。適切な治療剤として、制限はしないが、骨形態形成タンパク質、増殖因子、骨誘導剤などが挙げられる。本発明によれば、このような表面処理及び/又は治療物質の含有は、二酸化炭素の流体、例えば、液体又は超臨界状態にある二酸化炭素を利用する多くのプロセスの1つ以上を利用して、行なわれるとよい。超臨界流体は、その臨界温度及び臨界圧力(すなわち、「臨界点」)を超える物質である。 Without being limited, some of the embodiments according to the present invention include one or more therapeutic substances that elute from the surface. Suitable therapeutic agents include but are not limited to bone morphogenetic proteins, growth factors, osteoinductive agents and the like. In accordance with the present invention, such surface treatment and / or therapeutic substance inclusion utilizes one or more of many processes that utilize a carbon dioxide fluid, eg, liquid or carbon dioxide in a supercritical state. It is good to be done. A supercritical fluid is a substance that exceeds its critical temperature and pressure (ie, a “critical point”).
本発明による特定の実施形態の以下の説明から、本発明の詳細が一層よく理解され得ることになる。分かり易く説明するために、健常な椎骨を有する脊椎が、図1に示されている。健常な椎体5は、正常な椎骨高さhを呈している。健常な脊椎に垂直に加えられる軸方向負荷は、比較的均衡の取れた形態で、図示される椎骨間に分布されることになる。 The details of the invention will be better understood from the following description of specific embodiments according to the invention. For clarity, a spine with healthy vertebrae is shown in FIG. A healthy vertebral body 5 exhibits a normal vertebra height h. The axial load applied perpendicular to the healthy spine will be distributed between the vertebrae shown in a relatively balanced form.
図2には、骨折椎体10を有する脊椎が示されている。骨折椎体10は、縮小した椎骨高さrを有するように示されている。縮小した椎骨高さrに加えて、前述の比較的均一な軸方向負荷の分布が、図示される椎骨間において、乱されている。骨折椎体10によって、前述の均衡の取れた形態で生じていた負荷は、矢印8と矢印9の方向において、椎体6と椎体7に伝達されることになる。さらに、椎体6,10、及び椎体7の互いに対する配置が、椎体10の幾何学的形状の変化に応じて、変動することになる。椎体6と椎体7への負荷が増大し、かつ変動することによって、特に骨粗しょう症を患っている患者の場合、椎体6と椎体7の骨折及び/又は圧潰の可能性が増大することになる。椎体10を修復又は回復させるための方法、及びこのような方法に用いられる装置については、以下、詳細に説明する。
FIG. 2 shows a spine having a fractured
本発明の1つ以上の方法に用いられるのに適する本発明による実施形態が、図3〜図9B及び図11A〜図16に示されている。図3〜図5は、本発明による実施形態を示している。図3の側面図及び図4の断面に示される構造的支持パイロン20は、端板25間に配置されたエラストマーコア22をさらに備えている。端板25は、図4に示されるように、それらの間に延在するネジ要素28を備えている。図3及び図4において、構造的支持パイロン20は、高さdと幅wとを有する略円筒状の送達形態にある。この送達形態は、構造的支持パイロン20を最小侵襲性的に治療部位に導入することを容易にするものである。治療部位への送達の後、構造的支持パイロン20は、端板25をネジ要素28によって前進させ、端板25を互いに近接するように引込み、エラストマーコア22を幅wに沿って圧縮し、これにより、エラストマーコア22の高さdを増大させて、展開形態に配置されるようになっている。
Embodiments according to the present invention suitable for use in one or more methods of the present invention are illustrated in FIGS. 3-9B and 11A-16. 3 to 5 show an embodiment according to the present invention. The
図5に示されるように、展開形態にある構造的支持パイロン20は、増大された高さtと減少された展開(又は移植)幅sとを備えている。増大された高さtは、典型的には、ほぼ、高さdの1.1倍から8倍の間にある。構造的支持パイロン20は、その展開形態において、略球体又は略楕円体であるとよい。さらに、構造的支持パイロン20の硬度は、圧縮軸方向負荷によって、略10ショアAデュロメータのような小さい初期硬度から70ショアの展開後の硬度に増大するようになっている。増大した硬度は、前述した半径方向の拡張と連携して、半径方向の力を加え、椎体に加えられる脊柱の力に耐えることができる支持体をもたらしている。図3〜図5の実施形態又は同様の実施形態は、単独で用いられてもよく、あるいは、図13A〜図16に関連してさらに詳細に述べるように、2つ以上が一緒に用いられてもよい。
As shown in FIG. 5, the
図6A及び図6Bは、図3〜図5の実施形態と同様の実施形態を示している。構造的支持パイロン30は、エラストマーコア32と、端板35と、送達形態の高さhと、送達形態の幅wとを備えている。端板35を互いに近接するように引込むことによって、構造的支持パイロン30の形態は、図6Aに示されるその送達形態から図6Bに示されるその展開形態に移行するようになっている。その展開形態において、構造的支持パイロン30は、増大した展開形態の高さtと減少した展開形態の幅sとを備えている。構造的支持パイロン30は、その展開形態にあるとき、略楕円体により近い形状又は略球体の形状のいずれかを備えているとよい。
6A and 6B show an embodiment similar to the embodiment of FIGS. The
その展開形態を維持するために、構造的支持パイロン30は、図7の断面に示されるように、端板35間に延在するラチェット柱36を備えている。ラチェット柱36は、ラチェットハンドル37と、ラチェットバー38と、複数の歯39とを備えている。ラチェットバー38をラチェットハンドル37によって前進させると、歯39がラチェット柱係合部材34と係合するので、端板35は、不可逆的に互いに近接するように引込まれることになる。
In order to maintain its deployed configuration, the
図8A〜図8Cは、本発明によって用いられるのに適する装置のさらに他の実施形態を示している。図8Aは、パイロン部材41と、長穴42と、端部43と、ネジ穴44とを備える略円筒状の送達形態にある構造的支持パイロン40の側面図である。図8Bに示されるように、パイロン部材41は、端部43に隣接するテーパ領域45を備えている。結果的に、テーパ領域45は、選択的曲げ領域46を構成することになる。構造的支持パイロン40を展開するために、作動ツール(図示せず)が、ネジ穴44を介して導入され、そのネジ穴44と係合し、端部43が矢印47の方向において互いに近接するように引込まれるようになっている。その一方、パイロン部材41は、選択的曲げ領域46において曲がられ、構造的支持パイロン40は、端部43間において、略円筒形態から略楕円体の形状に変換している。
8A-8C illustrate yet another embodiment of an apparatus suitable for use with the present invention. FIG. 8A is a side view of the
図8Dに示される実施形態は、図8Cに示された実施形態と類似している。構造的支持パイロン48は、パイロン部材51の選択的曲げ領域49を備え、これによって、図示される展開形態への移行を容易にしている。
The embodiment shown in FIG. 8D is similar to the embodiment shown in FIG. 8C. The structural support pylon 48 includes a
代替的に、本発明によれば、図9A及び図9Bに示されるような逆配置されたスリーブ装置が用いられてもよい。図9Aにおいて略円筒状の送達形態が示される構造的支持スリーブ50は、逆配置された端部52を備えている。端部52は、図9Aの断面に示されるネジ付きアーム54を備え、その内部においてスリーブ50と係合している。作動ツール(図示せず)を用いて、ネジ付きアーム54を前進させ、これによって、リング53を矢印55の方向に締め付けるようにするとよい。矢印55の方向にスリーブ53を締め付けることによって、スリーブ53を矢印56の方向に拡張させている。前述の実施形態と同様に、構造的支持スリーブ50は、相応して、その送達形態からその展開形態への移行を行なうようになっている。前述の実施形態は、典型的には、展開中に、その高さが1.1倍から8倍増大している。
Alternatively, according to the present invention, an inverted sleeve device as shown in FIGS. 9A and 9B may be used. The
代替的に、開端を備える略円筒状の構造的支持パイロンが、本発明による方法に用いられてもよい。この場合、略円筒状の構造的支持パイロンは、例えば、図10A及び図10Bに示されるように、機械的な手段によって、拡張されてもとよい。図10A及び図10Bの例に示されるように、断面で示される構造的支持パイロン82は、テーパ付きプラグ83を構造的支持パイロン82内に段階的に引込むか、さもなければ、構造的支持パイロン82をテーパ付きプラグ83の周囲に引込むことによって、拡張されるとよい。このような装置は、単独で用いられてもよく、又は本発明による方法によって、2つ以上の装置と連動させて、用いられてもよい。
Alternatively, a substantially cylindrical structural support pylon with an open end may be used in the method according to the invention. In this case, the substantially cylindrical structural support pylon may be expanded by mechanical means, for example, as shown in FIGS. 10A and 10B. As shown in the example of FIGS. 10A and 10B, the
図11A〜図11Cを参照すると、本発明による治療の方法及び代替的実施形態が示されている。図11Aは、圧潰した椎体90の側面図である。圧潰した椎体90内には、柔軟で操縦可能なトロカール95が最小侵襲的に導入されている。柔軟で操縦可能なトロカール95は、360°操縦可能である柔軟なケーブルに取付けられ、後方から、最初、下椎体終板94の方向に導入され、次いで、上椎体終板92に向けて転回させるとよい。
Referring to FIGS. 11A-11C, a method of treatment and alternative embodiments according to the present invention are shown. FIG. 11A is a side view of the collapsed
これによって、柔軟で操縦可能なトロカール95は、図11A〜図11Cの側面図に見られるように、垂直面と略平行の半円を画成する略曲線経路の通路を形成している(本発明による代替的実施形態による代替的経路は、以下の図13A及び13Bに示されている)。柔軟で操縦可能なトロカール95によって確立された経路に沿って、圧潰した椎体90内の骨折した骨材料を除くために、柔軟なドリルあるいは湾曲した栓塞子又は錐(図示せず)が経皮的に導入されるとよい。
Thus, the flexible and
図11Bに示されるように、前述の経路が形成された後、(送達形態にある)椎体ジャッキ100を支持する柔軟なカニューレ97が、圧潰した椎体90内に導入されるとよい。柔軟なカニューレ97が所望の位置に配置されると、カニューレ97内の押込みマンドレル(図示せず)を作動させることによって、椎体ジャッキ100を柔軟カニューレ97の遠位端から押し出す。柔軟カニューレ97の内部から排出されると、椎体ジャッキ100は、図11Cに示されるように、その展開形態に移行する。椎体ジャッキ100がその展開形態に変換すると、人工器官の上端板105は、上椎体終板92に対して力を加える。同時に、人工器官の下端板106は、外側を向く力を加えて下椎体終板94を支え、これによって、大きな垂直力をもたらし、図11Cに示されるように、椎体90を実質的に安定化させ、及び/又は椎板を正常な高さに修復する。
As shown in FIG. 11B, after the aforementioned pathway is formed, a
ジャッキ支持部材102は、ネジ付き接続部材104を備え、このネジ付き接続部材104は、カニューレ97内の駆動機構によって、作動されるとよい。代替的に、ジャッキ支持部材102は、カニューレ97の遠位端から送り出されたときに展開形態に戻り、大きな垂直方向における支持形態を呈するように条件付けされた従来の形状記憶材料から作製されてもよい。さらに他の代替案として、ジャッキ支持部材102は、カニューレ内のツールによって作動され、ジャッキ支持部材102を展開させるラチェット付き接続部材を備えていてもよい。
The
図12を参照すると、本発明による代替的実施形態が、椎体内で展開形態にある状態で示されている。図11A〜図11Cに関連して前述した送達経路、又は代替的に、図13A及び図13Bに関連して後述する送達経路のいずれかに従って、バスケット125が送達され、かつ展開されるようになっている。バスケット125は、同心リング127と、略球体、楕円体、環状体、又は他の適切な形態を備えている。バスケット125は、生体適合性を有するエラストマー薄膜に覆われてもよく、及び/又は生態適合性ポリマー又は他の適切な構造的支持材料が充填されてもよい。バスケット125は、上椎体終板122及び下椎体終板123に対して、多方向、特に、垂直方向における外向き力を加えるようになっている。図11C及び図12に示される実施形態では、殆どの場合、その高さが、送達形態における高さの1.1倍から10倍増大している。
Referring to FIG. 12, an alternative embodiment according to the present invention is shown in a deployed configuration within the vertebral body. The
前述したように、図3〜図5の実施形態は、単独で、又は多数の組で用いることが可能である。図13Aは、複数の構造的支持部材140が用いられ得る本発明による代替的方法を示している。図13Aは、椎体130の上面図である。図13A及び図13Bに示される方法によれば、柔軟で操縦可能なトロカール(図示せず)が最小侵襲的に後方から導入され、椎体130の内部を、脊柱の実質的に垂直軸と直交する椎体130の前部の曲線にほぼ沿って、実質的に横方向に導かれる。柔軟で操縦可能なトロカールを用いて、椎体130の内部を通る経路が経皮的に形成された後、栓塞子又は錐(図示せず)を任意選択的に用いて、罹患及び/又は損傷した骨を除くとよい。
As described above, the embodiments of FIGS. 3-5 can be used alone or in multiple sets. FIG. 13A illustrates an alternative method in accordance with the present invention in which multiple
図13Aに示されるように、複数の構造的支持パイロン140の送達のための柔軟で操縦可能なカニューレ135が、前述のように形成された適切な経路に沿って導入される。柔軟で操縦可能なカニューレ135が椎体130内の所望の位置に配置されると、構造的支持パイロン140は、マンドレル止め136まで前進する。押出し管(図示せず)が、ワッシャー141を構造的支持パイロン140に押し、そこに取付ける。構造的支持パイロン140に加えられた力によって、パイロン140の長さが減少し、その周囲を拡げ、かつ硬度を増大させる。この硬度は、圧縮軸方向負荷によって、略10ショアAデュロメータのような小さい初期硬度から70ショアAの展開後の硬度に増大する。構造的支持パイロン140は、半径方向に拡張して半径方向の力を加え、椎体に加えられる脊柱の力に耐えることができる支持体をもたらすことが可能となる。
As shown in FIG. 13A, a flexible and
さらに、構造的支持パイロン140は、略円筒状形態から略楕円体、あるいは、略円形状形態に移行する(このような移行は、図3〜図8における個々の構造的支持パイロンに関して前述した通りである)。この特徴のある形態と簡単な展開によって、当該パイロンは、非侵襲的に送達し、次いで、罹患及び/又は損傷した椎体の内部に十分な支持形態をもたらすことが可能となる。前述の手順は、後続の各ワッシャー141と構造的支持パイロン140ごとに繰り返される。展開された複数の構造的支持パイロン140(ワッシャー141は、図では見えない)と、最後のワッシャー137が図13Bに示されている。
Furthermore, the
明瞭にするために、図13Cは、交互に並ぶ構造的支持パイロン140とワッシャー141との分解図である。図13Dに示されるように、マンドレル138上で実際に展開されると、ワッシャー141は、各構造的支持パイロン140間に挟まれて見ることができない。同様に、図13Eは、構造的支持パイロンの展開前の形態及び展開後の形態と、互い違いに配置されたワッシャーの位置を明示している。構造的支持パイロン142は、圧縮され、ワッシャー143を交互に挟んで展開している。構造的支持パイロン144は、まだ展開されていない状態にある。この構造的支持パイロン144は、マンドレル145を覆ってさらに前進し、各ワッシャー143と当接することになる。次いで、近位ワッシャー143がマンドレル145を覆って前進し、各ワッシャー143間の距離を短縮し、構造的支持パイロン144の展開形態を達成するまで、その構造的支持パイロン144を圧縮することになる。
For clarity, FIG. 13C is an exploded view of alternating
構造的支持パイロン140は、適切なポリマー材料から作製されるとよい。任意選択的に、構造的支持パイロン140は、歪誘起結晶化を呈し、これによって、圧縮時に材料の硬度をさらに増大させるポリマー材料を含むとよい。また、適切な材料は、ポリマーの複合材料、シリコーン、ゴム、金属、及び他の天然及び合成材料であってもよい。
The
図13A及び図13Bに示される方法の代替的方法において、1つ以上の構造的支持パイロンが、2つの個別の進入点から椎体の内部に導入されてもよい。1つ以上の構造的支持パイロンは、図13Aに示される第1進入点から導入され、それに続く工程において椎体の反対側の対応する進入点から導入され、これによって、互いに対向して配置されるようにすることもできる。 In an alternative to the method shown in FIGS. 13A and 13B, one or more structural support pylons may be introduced into the vertebral body from two separate entry points. One or more structural support pylons are introduced from the first entry point shown in FIG. 13A and are introduced from corresponding entry points on the opposite side of the vertebral body in subsequent steps, thereby being placed opposite one another. You can also make it.
本発明によれば、複数の構造的支持パイロンは、代替的形態を備えていてもよい。例えば、図14Aの端面図において単独で示される構造的支持パイロン150は、略中心開口155を備えている。マンドレル157に取り付けられたとき、多数の構造的支持パイロン150は、図14Bの端面図に示されるように、45°から90°の間の角度で互いにずれて配置されているとよい。図14Cは、展開後のこの様な形態の外観を示している。各構造的支持パイロン150は、各隣接する構造的支持パイロンに対してずれているので、所定の方向により大きい拡張を呈することが可能であり、全体として、より大きい直径の装置が得られる。前述した実施形態におけるように、構造的支持パイロンの硬度は、展開時に大きくなる。
According to the present invention, the plurality of structural support pylons may have alternative forms. For example, the
代替的形態が、図15A〜図15Cにおいて、同様に示されている。偏心開口165を備える構造的支持パイロン160が、図15Aの端面図において単独で示されている。複数の構造的支持パイロン160は、図15Bの端面図に示されるように、45°から90°の間の角度で互いにずれて、マンドレル167に取り付けられているとよい。個々の構造的支持パイロン160が互いにずれているので、各パイロンは、所定の方向において、より大きく拡張することができ、全体として、図15Cに示されるように、より大きな直径の人工器官が得られることになる。前述の実施形態におけるように、構造的支持パイロンの硬度は、展開時に増大することになる。
Alternative configurations are also shown in FIGS. 15A-15C. A
図16A〜図16Cは、さらに他の代替的実施形態である構造的支持パイロン170に関する前述の原理を示している。図16Aは、展開前の略卵形状と略中心開口175を端面図で示している。45°から90°の間の角度で互いにずれて取り付けられたときの複数の構造的支持パイロン170の展開形態が、図16Cの側面図に示されている。図14A〜図14Cに関連して前述したように、個々の支持パイロンがずれていることによって、全体として、より大きい拡張率が達成可能である。従って、1.1倍から8倍の範囲の拡張率が達成され得ることになる。
16A-16C illustrate the above-described principles for yet another alternative embodiment, the
構造的支持パイロン用の適切な材料として、制限はしないが、生体適合性を有する金属、ニッケルチタニウムを含む合金、ポリマー、セラミック、及びそれらの複合物が挙げられる。 Suitable materials for the structural support pylon include, but are not limited to, biocompatible metals, alloys including nickel titanium, polymers, ceramics, and composites thereof.
図17は、本発明による他の代替的実施形態の側面図である。図17の実施形態は、複数の構造的支持ディスク180を備えている。これらのディスク180は、展開時において、互いに略隣接して配置されるようになっている。このような実施形態の送達形態は、送達カニューレ187内に取り付けられた独立したディスクを備え、各ディスクは、送達カニューレ187内において、円錐状又は他の適切な形状に折畳まれている。前述の実施形態のいずれかによって、送達経路が椎体内に形成された後、送達カニューレ187が所望の個所に配置され、押込みマンドレル(図示せず)が、構造的支持ディスク180を送達カニューレ187の端部から1つずつ排出させている。構造的支持ディスクは、折畳まれた送達形態から展開形態に復帰し、これによって、罹患及び/又は損傷した椎体内の所望の個所に多数の支持点をもたらしている。典型的には、前述の実施形態の高さは、その送達形態の高さの1.1から10倍に増大させることが可能である。
FIG. 17 is a side view of another alternative embodiment according to the present invention. The embodiment of FIG. 17 includes a plurality of
構造的支持ディスク用の適切な材料として、制限はしないが、生体適合性を有する金属、ニッケルチタニウムを含む合金、ポリマー、セラミック、及びそれらの複合物が挙げられる。 Suitable materials for the structural support disk include, but are not limited to, biocompatible metals, alloys including nickel titanium, polymers, ceramics, and composites thereof.
図18A〜図18Eは、さらに他の代替的実施形態である構造的支持パイロン190を示している。図18Aにおいて送達形態が示されている構造的支持パイロン190は、「逆配置」層状編組み構造を備えている。略半円又は他の適切な形態の経路が、前述した方法のいずれかによって、椎体に形成された後、構造的支持パイロン190の第1層192が送達カニューレ197の遠位端から押し出される。構造的支持パイロンの繊維193は、どのような適切な材料から作製されてもよく、形状記憶特性を含んでいてもよい。図18A及び図18Bは、第1層192を示している。次いで、構造的支持パイロン190の展開を継続するために、図18C及び図18D(これらの図では、第1層192が省略されている)の部分断面に示されるように、付加的な繊維193をカニューレ197の遠位端から押し出すことによって、第2層194が構造的支持パイロン190内に形成される。このプロセスを繰り返し、図18Eに示されるように、第3層196を形成するとよい。次いで、繊維193を展開形態に固定するために、係止具198が係合される。これによって、構造的支持パイロン190が、罹患及び/又は損傷した椎体内に、連続的な支持体をもたらすことになる。あるいは、逆配置でない編組の設計が用いられてもよい。
18A-18E illustrate a
図19Aは、細長の送達形態にある本発明による代替的実施形態を示している。骨格200は、代替的には単一ユニットを備えていてもよいが、ここでは、第1ユニット202と第2ユニット204とを備えている。骨格200は、図11A〜図11Cに関連して述べたのと同様の方法、又は図13A〜図13Cに関連して述べたのと同様の方法によって、送達されるとよい。代替的に、骨格200は、湾曲している又は湾曲していない後方の通路から、単独で、経皮的に送達されてもよく、又はそれに続いて、第2パイロン(図示せず)が、例えば、その反対側に、経皮的に送達されてもよい。骨格200は、例えば、カニューレを介して、送達されるとよい。
FIG. 19A shows an alternative embodiment according to the present invention in an elongated delivery configuration. The
その送達形態において、第1ユニット202と第2ユニット204は、端と端とが繋がった形態にある。第1端板206、第2端板208及び第3端板210は、第1ユニット202と第2ユニット204とに連通している。第1アクチュエータホィール206の内部212、同様に、第2及び第3ホィールの内部は、平滑加工、又はネジ、ノッチ、又はそれ以外の加工が施され、それに対応して、平滑加工、又はネジ、ノッチ、又はそれ以外の加工が施されたアクチュエータアーム(図示せず)と係合するようにされているとよい。係合されると、アクチエータアームが作動され、骨格200をその送達形態から図19Bに示される展開形態に変換する。
In the delivery form, the
骨格200は、上面216,218と下面220,222とを備えている。骨格200は、部分224a,224b,225a,225b,226a,226b,227a及び227bから作られる側面224,225,226及び227をさらに備えている。骨格200がその送達形態にあるとき、側面224の部分224aは、概略的に上面216により端と端とが繋がって位置し、側面224の部分224bは、概略的に下面220により端と端とが繋がって位置している。同様に、側面225の部分225aは、概略的に上面216と端と端が繋がって位置し、側面225の部分225bは、概略的に下面220と端と端が繋がって位置している。対応する第2ユニット204において、側面226の部分226aは、概略的に上面218と端と端が繋がって位置し、側面226の部分226bは、概略的に下面222により端と端とが繋がって位置している。
The
アクチュエータアーム(図示せず)を介する展開の後、骨格の形態は、図19Bに示される展開形態に変換される。その展開形態において、側面224、225、226、及び227は、上面216,218及び下面220,222とほぼ直角に位置している。変換される前は、アクチュエータホィール206,208及び210の高さと略等しい高さdしか有していない骨格220は、この時点において、高さhを備えている。高さhは、典型的には、高さdの1.1倍から10倍の間にある。
After deployment via an actuator arm (not shown), the skeleton configuration is converted to the deployment configuration shown in FIG. 19B. In its deployed configuration, the side surfaces 224, 225, 226, and 227 are positioned substantially perpendicular to the
さらに、椎体(図示せず)内で展開されたとき、上面216,218は、上椎体終板の底面に上向きの力を加え、下面220,222は、下椎体終板の上面を支え、これによって、椎体を補強及び安定化し、椎体を正常な高さに修復している。
Furthermore, when deployed in a vertebral body (not shown), the
図20A及び図20Bは、前述の実施形態の他の変更例を示している。図20Aは、送達マンドレル401に取り付けられた骨格400を示している。展開の後、骨格400は、図20Bに示される形態を備える。その展開形態において、側部424a,424b,425a,425b,426a,426b,427a,427bは、上面416,418及び下面420,422とほぼ直角に位置している。
20A and 20B show another modification of the above-described embodiment. FIG. 20A shows a
展開の前は、端板406の高さと略等しい高さdしか有していない骨格400は、この時点において、高さhを備えている。高さhは、典型的には、高さdの1.1倍から10倍の間にある。さらに、前述の実施形態と同様、骨格400が椎体(図示せず)内で展開したとき、上面416,418は、上向きの力を上椎体終板の底面に加え、下面420,422は、下椎体終板の上面を支え、これによって、椎体を補強かつ安定化させ、椎体を正常な高さに修復している。さらに、図20Aの送達形態におけるピン403が、図20Bの展開形態において、突出している。展開形態において、ピン403は、突出して椎体の内部又は椎体及び終板と係合し、骨格400を椎体内に係留するように作用している。
Prior to deployment, the
図20Cは、展開形態にある本発明による同様の実施形態を示している。係留部材503は、上面516,518と下面520,522から突出している。ピン又は係留具の代わりに、装置の上面と下面が、表面粗さ、棘、接着剤、又は装置を椎体内に固定するための他の適切な手段を備えていてもよい。本発明による前述の実施形態のいずれも、典型的には、700から1,000ニュートンを超える圧縮応力に耐え、及び1,000万サイクルにわたって、500〜1200ニュートンを超えるサイクル負荷に耐えることができる。図19A〜図20Cにおける前述の実施形態は、ステンレス鋼、チタニウム、ニッケルチタニウム、又は他の適切な材料から作製されるとよい。
FIG. 20C shows a similar embodiment according to the present invention in a deployed configuration. The anchoring
本発明の特定の形態を図示し、説明したが、前述の説明は、例示にすぎないことが意図され、当業者にとって、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の修正がなされ得ることが明らかであろう。例えば、前述の説明は、椎体への損傷の高頻度の発生及びその重症度の理由から、椎体の治療例について述べたが、ここでの本発明の概念は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、他の罹患及び/又は損傷の部位に適用され得ることが明らかであろう。 While particular forms of the invention have been illustrated and described, the foregoing description is intended to be illustrative only and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. It will be clear. For example, the foregoing description has described an example of treating a vertebral body because of the high incidence and severity of damage to the vertebral body, the concept of the present invention here is the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that it can be applied to other affected and / or injured sites without departing from the above.
Claims (78)
内部人工器官を前記損傷した骨の内部に経皮的に導入する段階であって、前記内部人工器官は、略円筒の送達形態と略楕円体又は略球体の展開形態とを備えるような段階、
を含むことを特徴とする最小侵襲性方法。 In a minimally invasive method for repairing diseased or broken bones,
Percutaneously introducing an endoprosthesis into the damaged bone, the endoprosthesis comprising a generally cylindrical delivery configuration and a generally elliptical or generally spherical deployment configuration;
A minimally invasive method comprising:
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